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Trigonometry · real student question

y = sin(2x + π/6) 的圖形向左平移 π/12 個單位,寫出新圖形的方程式。

Question

函數

y=sin⁡ ⁣(2x+π6)y=\sin\!\left(2x+\frac{\pi}{6}\right)

的圖形向左平移 π12\dfrac{\pi}{12} 個單位。寫出新圖形的方程式。

Step-by-step solution

  1. 回想水平平移的規則。 把圖形向左平移 hh 個單位,等於把式子裡所有的 xx 換成 x+hx+h;向右平移則用 x−hx-h。方向之所以感覺相反,正是因為往左移代表函數要在更小的 xx 就達到同樣的輸出值。

  2. 代入 x→x+π12x\to x+\dfrac{\pi}{12}。 取 h=π12h=\tfrac{\pi}{12}:

    y=sin⁡ ⁣(2(x+π12)+π6).y=\sin\!\left(2\left(x+\frac{\pi}{12}\right)+\frac{\pi}{6}\right).

    這個代換要作用在整個引數上,所以係數 22 也會乘到平移量——答案不再顯而易見,就是從這裡開始。

  3. 把引數展開。 把 22 分配進去:

    2(x+π12)=2x+2π12=2x+π6,2\left(x+\frac{\pi}{12}\right)=2x+\frac{2\pi}{12}=2x+\frac{\pi}{6},

    於是引數變成

    2x+π6+π6=2x+π3.2x+\frac{\pi}{6}+\frac{\pi}{6}=2x+\frac{\pi}{3}.

    所以平移 π12\tfrac{\pi}{12} 會讓相位改變 π6\tfrac{\pi}{6}——是平移量的兩倍,因為角頻率是 22。

  4. 寫出新的方程式。

    y=sin⁡ ⁣(2x+π3).y=\sin\!\left(2x+\frac{\pi}{3}\right).

    振幅(11)與週期(2π2=π\tfrac{2\pi}{2}=\pi)都沒有變;只有相位移動了,純平移本來就該如此。

  5. 在兩個點上檢查。 取 x=0.3x=0.3:平移後的原式給出 sin⁡ ⁣(2(0.3+π12)+π6)=0.9970828\sin\!\left(2(0.3+\tfrac{\pi}{12})+\tfrac{\pi}{6}\right)=0.9970828,而答案給出 sin⁡ ⁣(0.6+π3)=0.9970828\sin\!\left(0.6+\tfrac{\pi}{3}\right)=0.9970828 ✓。取 x=1.1x=1.1,兩者都給 −0.1054087-0.1054087 ✓。關於方向還有一個好用的交叉檢查:把原式寫成 sin⁡ ⁣(2(x+π12))\sin\!\left(2\left(x+\tfrac{\pi}{12}\right)\right),可以看出它本身的左移量是 π12\tfrac{\pi}{12},所以新圖形位在 sin⁡2x\sin 2x 左邊 π6\tfrac{\pi}{6} 處。

Answer

y=sin⁡ ⁣(2x+π3)y=\sin\!\left(2x+\frac{\pi}{3}\right)

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